رویای سرن برای ساخت بزرگترین برخورد دهنده خطی در جهان

به گزارش خبرگزاری مهر، فیزیکدانان در سازمان تحقیقات اتمی اروپا، سرن، می خواهند تا پایان سال 2012 و با صرف هزینه ای برابر 6.7 میلیارد دلار ساخت برخورد دهنده خطی که از برخورد دهنده هادرون نیز بزرگتر است را آغاز کنند.

تصمیم گیری بر سر ساخته شدن این برخورد دهنده در نشست این هفته کنفرانس فیزیک پر انرژی انجام خواهد شد برخورد دهنده بین المللی خطی ILC طولی در حدود 32 کیلومتر خواهد داشت که نسبت به بزرگترین برخورد دهنده خطی کنونی که در دانشگاه استنفورد واقع شده است، 10 بار بزرگتر است.

ILC با هدف برخورد دادن الکترونها و پوزیترونها ساخته خواهد شد. از جنبه انرژی ذرات، انرژی این برخورد دهنده نسبت به هادرون و تواترون لابراتوار فرمی کمتر خواهد بود اما این انرژی کمتر، مجال محاسبات دقیق تری را برای فیزیکدانان به وجود خواهد آورد انگیزه نهایی و اصلی از ساخت ILC تایید و تصحیح آزمایشهای انجام گرفته در هادرون است.

با این حال عملکرد این برخورد دهنده با دیگر نمونه ها مانند هادرون متفاوت است شتابدهنده های حلقوی مانند LHC و تواترون ذرات را به واسطه حرکات چرخشی در مسافتهای طولانی تر حرکت می دهند و در صورتی که ذرات بدون برخورد از کنار یکدیگر عبور کنند، تا زمان شکل گیری برخورد به حرکت خود ادامه خواهند داد، اما چنین رویدادی در برخورد دهنده خطی امکان پذیر نیست و ذراتی که از کنار یکدیگر عبور می کنند، یکدیگر را گم کرده و برخوردی صورت نخواهند داد.

LHS از پروتونهای هیدروژن استفاده کرده و با سرعت دادن به حرکت آنها برخوردی به وجود می آورد که در آن پروتونها به اجرای سازنده بنیادی خود تجزیه خواهند شد. فیزیکدانان امیدوارند در بالاترین سرعت و انرژی ممکن بتوانند ذرات ناشناخته ای مانند بوزون هیگز را بیابند.

اما این برخوردها کاملا آشفته و به هم ریخته اند. "برایان فوستر" مدیر اروپایی پروژه ILC برخوردهای صورت گرفته در هادرون را با برخورد دو پرتقال در سرعت 72 کیلومتر بر ساعت مقایسه می کند که نتیجه آن پاشیده شدن آب پرتغال به اطراف خواهد بود.

با وجود اینکه دانشمندان می دانند باید چه میزان انرژی به پروتونها وارد کنند، از چگونگی توزیع این نیرو میان بخشهای مختلف پروتون آگاهی ندارند شاید یک کوارک بیشترین بخش انرژی را به خود جذب کند و یا همه بخشهای پروتون به اندازه مساوی از انرژی برخوردار شوند.

اما اندازه گیری الکترونها بسیار آسانتر خواهد بود. این ذرات 200 هزار بار کوچکتر از پروتونها بوده و ساختار داخلی ندارند و از این رو زمانی که با یکدیگر برخورد می کنند، دانشمندان دقیقا می دانند چه میزان انرژی از آنها خارج خواهد شد.

برای استفاده از الکترونها در یک برخورد دهنده حلقوی، الکترونها باید در مسیری خمیده و منحنی حرکت کنند که در نتیجه پرتو افکنی رخ داده و بخشی از انرژی ذره از دست خواهد رفت؛ مشکلی که برخورد دهنده های خطی با آن مواجه نخواهند بود.

بر اساس گزارش ایندیپندنت، در برخورد دهنده خطی ILC از پرتوهای لیزری دو نانو ثانیه ای استفاده خواهد شد تا الکترونها از "فتوکاتد"ها آزاد شوند. سپس با سرعت بخشیدن به حرکت الکترونها، این ذرات با دوقلوی ضد ماده ای خود یعنی پوزیترون برخورد خواهد کرد  این برخورد به دانشمندان کمک می کند نوع ذراتی را که انتظار دارند در برخورد دهنده بزرگ هادرون به آن دست پیدا کنند را با دقتی بالاتر مورد محاسبه قرار دهند.